航道工程桥墩深基坑围堰技术研究_杨毓耀.pdf

运输经理世界水利工程与水运0引言在航道工程施工中因为桥梁承台所处环境、地质条件等方面比较特殊，所以很多桥梁承台基坑围护都会选择特殊的形式，如放坡开挖法、钢板桩围堰法、钢管桩围堰法等。由于大型承台基坑开挖深度比较大、现场水流比较急，施工过程中易受到水位变化的影响，在基坑支护时极易发生透水事故，承台施工质量难以保证。因此，技术人员在施工前需要对围堰进行精密的计算，并辅助以建模分析，最终确定合适的施工方案；承台基坑围护形式的选择也要从技术、经济、安全等多方面进行考虑；还要在现场施工时加强工艺控制，避免现场不利因素的影响，以保证施工质量，满足承台基础的运行需要，提升项目的综合效益。1工程概况某特大型桥梁为当地的重要基础设施，其主桥中心为 K0+163.30，路线与航迹线右交角为 85。主桥横跨当地的航道，并且使用(84+140+84)m 的斜拉桥形式，通航净空尺寸为 55m7m，设计最高通航水位为2.66m。该桥梁 17#墩设置在航道内，其桩体受到深水、航道冲击、围堰底部与河床接触面密封性不足等因素的影响。围堰施工开挖环节入土深度为 4.92m，土方达 960m3左右，施工量很大；现场水深 3.78m，围堰支护、防水处理作业难度较高。根据现场的地质条件、水文状况等因素，设计人员最终决定应用拉森钢板桩围堰施工技术，解决围堰施工的难题，以提高工程的安全性。2围堰的方案设计经过现场分析发现，在全年大多数时间段内河水都比较浅，只有在汛期暴雨或者水库泄洪时，才会发生水位上涨的情况，并且快速消退，不会产生长时间的影响。在现场施工时如果遇到水库泄洪，必须停止承台施工作业，以免发生危险事故1。经过对该桥梁 56#主墩承台施工位置的地质、水文等因素进行分析，并考虑工期因素，技术人员确定应用拉森钢板桩围堰施工方式进行主墩承台深基坑围堰施工，现场应用插打技术进行处理，解决施工的难点问题。按照该项目的要求，选择应用拉森 IV 型钢板桩，长度设计为 15m，钢板桩锚固到封底混凝土底部 5.956m。围堰中设置 2 层圈梁与内支撑结构，其中圈梁应用双拼 H400mm400mm型钢制作，第一层圈梁设置在地面以下 2m，每间隔 3m设置一道型钢三角托架支撑，并利用 10 槽钢制作而成，以满足结构性能要求，再通过焊接方式与桩体侧面连 接；第 一 层 施 工 后 再 进 行 第 二 层 施 工，两 者 间 隔3.5m。在内支撑设置中选用630mm8mm 螺旋钢管，每一层所使用的内支撑采用斜撑、角撑的形式，并且在每层都要布置 1 根对角支撑，围堰四角分别设置 2根斜撑，内支撑与圈梁通过焊接方法组合形成整体结构，以保障围堰结构的稳定性，具体布置如图 1 所示。3拉森钢板桩围堰工艺在拉森钢板桩围堰施工中严格执行施工工艺方案是保证工程质量和效果的关键。其施工流程如下：筑岛作业桩孔置换土插打基坑开挖安装内支撑浇筑封底混凝土第一次浇筑承台回填到下层支撑拆除下层圈梁内支撑第二次浇筑回填到承台顶部拆除上部支撑拔出钢板桩。3.1 围堰筑岛该桥梁 56#主墩设置在河道结构内，水深为 2m 左右，所以在钢板桩施工前应在承台周边部位筑岛，主要目的是设置施工平台，满足现场施工作业的需要。筑岛现场施工的宽度设定极为重要，通常是以承台为航道工程桥墩深基坑围堰技术研究杨毓耀（江西省路港工程有限公司，江西 南昌 330000）摘 要：为了保证航道工程桥梁承台运行效果，以某特大桥56#墩深基坑支护施工为案例进行分析，总结出复杂地质条件之下大型承台深基坑钢板桩围堰技术，希望为同类型地质条件下的深基坑技术应用提供帮助与支持。关键词：航道工程；桥墩深基坑；围堰技术中图分类号：U448文献标识码：A143运输经理世界水利工程与水运中心向外延伸 6m，为后续的桩位引孔、插打桩体提供空间。该次工程的筑岛标高为 6.2m，超过当地水文记录洪水位 1m 左右，应水坡按照 12.5 设计，并采用钢筋石笼防护的形式，厚度设定为 80cm。该项目采用符合质量要求的黏土作为筑岛材料，施工设备是推土机、装载机。筑岛作业从岸边逐渐推进施工，达到施工要求即可2。3.2 桩位引孔因为 56#墩承台下部有比较多的粉砂岩，厚度较大，钢板桩如果选择传统工艺方案进行插打作业，则难以达到工程高程的要求。在现场施工作业时，选择应用旋挖钻引孔置换土的方式完成钢板桩的插打处理，并应用 1.2m 直径旋挖钻隔桩跳打施工完成引孔处理，间隔距离为 0.8m，孔位咬合重叠 0.4m，为后续钢板桩插入结构内产生积极的作用。在各个孔位钻孔到设计标高后，及时使用黏土回填，并进行上部土方置换处理，然后隔桩开展下一孔位施工，反复循环作业直到全部结构施工完成。3.3 钢板桩插打钢板桩采用拉森 IV 型钢板桩的形式，该工作委托给有生产资质的单位。在插打作业之前组织人员进行测量放样，在钢板桩围堰设置 4 个角点，应用石灰线进行标记，以精准定位拉森钢板桩围堰的 4 条边。现场施工环节先打入钢板桩围堰的定位桩，插打开始前应用围堰圈梁制作导向系统，提高插打作业的精度。钢板桩应用 ZX470 型液压打拔桩机开展插打作业，随时监测桩体的垂直度参数，通常是在现场安装两台全站仪设置正交方向控制，保证钢板桩的垂直度满足要求。围堰 4 个角点部位的钢板桩结合设计方案的要求进行异形钢板桩的设置，为施工顺利进行提供基础3。3.4 围堰土石方开挖钢板桩现场插打合龙工作完成后，开展基坑开挖作业。开挖现场施工严格执行工艺方案和技术标准，根据分层开挖、先撑后挖、对称开挖的基本原则施工。基坑开挖作业现场加强圈梁与内支撑的控制，避免基坑发生严重变形的问题，确保基坑符合安全性标准。基坑开挖作业中机械设备的选择和管理极为重要，包含 1 台长臂挖掘机与 1 台普通挖掘机，相互配合进行开挖作业。将普通挖掘机放置在基坑结构内部，长臂挖掘机则设置在原地面上进行开挖作业。为了提高施工速度，河床筑岛环节的素填土以及河床下部细圆砾土应用普通挖掘机开挖施工。下部粉砂层的厚度比较大，难以用普通挖掘机开挖，应先应用炮锤提前破除硬岩，再应用挖掘机完成开挖作业。在现场开挖作业中应及时进行基坑变形量的监测，并在围堰钢板桩的顶部、圈梁的弯矩较大位置上设置水平位移观测点，一般是每边设置 3 个，采取平均布置的方式。基坑逐步开挖环节，每日监测 1 次，并在开挖结束后连续观测 3d，直到数据达到稳定的状态。3.5 圈梁、内支撑安装钢板桩合龙施工结束后，在抽水开挖的同时进行分层钢支撑结构的安装施工，对于钢板桩的缝隙部位应及时封堵。形成围堰的体系结构后，再进行基底部图 1 森钢板桩围堰平面图（单位：cm）144运输经理世界水利工程与水运位的施工。应用挖土吸泥机清底，并在围堰内部采用低桩承台方式进行施工。首先，安装第一层钢围檩。在现场设置 4 台水泵抽水，在围堰内水位降低到 2.98m 时，设置第一道支撑体系，中心线标高 3.48m。将第一道腰梁与钢板桩焊接形成统一的整体，以保障围堰结构的稳定性能合格。其次，安装第二层钢围檩。在现场设置 4 台水泵抽水，水位下降到河床顶面 0.2m 时，再应用吸泥机清理淤泥，将其排放到泥浆池内。当围堰标高为-0.02m 时立即进行第二道支撑体系设置，使其标高达到 0.48m。围堰临近钢栈桥一侧的部位进行开挖施工时，长臂挖掘机需要设置在支栈桥中围堰背离支栈桥一侧，应用船载长臂挖掘机施工，开挖之后所形成的渣土通过船只或者车辆运输到指定位置，不能影响现场施工。第一层钢支撑设置完成后，长臂挖掘机无法开挖的位置则应用高压水枪直接冲击形成泥浆，并采用吸泥机将其传输到泥浆池内4。最后，安装第三层钢围檩。与第二层钢围檩安装方法相同，在该环节应用长臂挖掘机与吸泥机相互配合进行施工，在围堰标高为-3.02m 时停止作业，设置第三道支撑，中心线标高为-2.52m。在安装结束后，使用相同方法继续施工，并在底部预留 20cm 深度采取人工方式处理，直到全部施工结束，混凝土底部标高为-5.6m，禁止超挖、欠挖。迎水面钢板桩需要在围堰内挖土处理，并通过船载长臂挖掘机将桩体围堰内土方清理干净，对于围堰内无法进行挖掘机施工的位置，采用高压水或者泵吸方式处理。将底部的泥浆全部冲松后，再进行抽吸处理，沉淀后运输到指定位置。背水面进行开挖施工时，将长臂挖掘机安装到支栈桥一侧进行作业，以满足现场施工的要求。在现场施工作业时加强围堰内标高的控制，避免因为设置不当而影响工程的质量。3.6 垂直度和标高控制在钢板桩插打施工环节，如果存在相邻钢板锁口缝隙较大的情况，表示该位置倾斜度过大。为了预防这一问题的发生，钢板桩打入时应该做好钢板桩的倾斜度检查，确保其偏差在 1%以内。在钢板桩的倾斜度比较大时，应反复进行纠偏处理，逐步减小位移量参数，对于严重超标的情况，应及时拔出重打。同时要加强标高控制，以第 1 根桩为基准，使用水准仪测定桩顶标高，其他桩以此类推。3.7 基坑监测第一，监测围护结构与支撑结构的控制点、水准点时，将监测点设置在施工现场之外河堤的混凝土结构上，在围堰顶部布置十字线观测点，并应用 28mm钢筋焊接牢固，为了能够快速、准确地测量围堰沉降量数据，还需要设置围堰沉降观测点，采用全站仪进行检测，以确保随时掌握沉降量参数。每一次观测完成之后，将钢板桩在不同深度的点水平位移、沉降绘制出变化曲线，以直观、全面地了解变化的情况。第二，观测频率的控制。围堰的观测应该在基坑开挖前就开展，并且在开挖环节结合围堰变形量准确地进行水平位移、沉降观测，得出精准的数据信息。特别注意的是，在开挖卸载环节，应严密检测水平位移，增加观测频率，尤其是在大雨或者水位上涨的情况下，应连续观测围堰变形情况，以确保围堰的稳定性5。3.8 钢板桩围堰的拆除拉森钢板桩围堰拆除环节的工艺顺序和安装恰恰相反，首先拆除圈梁、内支撑，然后拆除钢板桩，应用 50t 履带吊即可完成拆除作业。结合该次 56#主墩承台钢板桩的围堰受力特点，考虑到大面积混凝土施工的要求，采取两次浇筑方式，所以圈梁、内支撑也要分别进行拆除作业。在第一次浇筑工作结束后，及时回填承台基坑，填筑到标高以下圈梁与内支撑底部，再应用履带吊进行下圈梁、内支撑的拆除。完成第二次的浇筑工作后，回填到承台顶部，并拆除上层圈梁与内支撑6。在回填作业中使用的是细圆砾土，采用打夯机分层夯实。应用拔桩机拆除桩体，用平板车将其运输到指定位置。4结语总之，本文通过实际工程项目案例对航道工程桥墩深基坑围堰技术工艺流程进行解析，分析表明深基坑围堰技术可以在保证工程安全的基础上推进项目有序实施。未来要加强航道工程桥墩深基坑围堰技术研究，通过引进智能控制系统、优化技术施工方案等形式，实现智能化作业，为航道工程项目建设提供更多支持。参考文献：1吴辉.深基坑水中承台引孔钢板桩围堰施工技术研究J.运输经理世界，2021（32）：7-9.2董志远.跨京杭运河特大桥深基坑承台围堰施工技术J.中国水运，2014（5）：259-261+264.3刘福星，张延河，杜俊，等.长江砂层区域深基坑钢板桩围堰施工技术J.世界桥梁，2018（4）：31-35.4张爱军.复杂地形钢管与拉森桩组合式基坑围堰施工技术J.浙江建筑，2019（4）：22-27.5赵庆湖.邻近高速公路深水基坑钢板桩围堰施工技术J.黑龙江科学，2014（6）：228-230.6陈士忠.重粘土地质深基坑钢板桩围堰施工技术J.中华建设，2016（12）：156-157.作者简介：杨毓耀（1988-），男，江西南昌人，本科，工程师，从事工程建设与管理工作145